합이 0인 세 수에서 세제곱의 합도 0일까

주장은 거짓. 정확한 관계는 x³+y³+z³=3xyz이며 0이려면 xyz=0.

금빛 양팔저울과 서로 다른 크기의 추

사진: Nikodem Nijaki · CC BY-SA 3.0 · 원본 출처

x+y+z=0(x,y,z∈R)x+y+z=0\qquad(x,y,z\in\mathbb R)

“합이 0이면 x³+y³+z³도 0이다.” 이 주장을 반례와 일반식으로 검토하라. 세 수가 모두 0이라는 조건은 없다.

x=y=1, z=−2이면 합은 0이지만 세제곱의 합은 1+1−8=−6이다. 따라서 주장은 거짓이다. 단순한 반례를 만든 뒤 어떤 관계가 실제로 남는지 계산한다.

x3+y3+z3−3xyz=(x+y+z)(x2+y2+z2−xy−yz−zx)x^3+y^3+z^3-3xyz=(x+y+z)(x^2+y^2+z^2-xy-yz-zx)

조건을 넣으면 x3+y3+z3=3xyz\boxed{x^3+y^3+z^3=3xyz}다. 세제곱의 합이 0이려면 추가로 xyz=0이어야 한다. 예를 들어 1,−1,0에서는 두 조건이 모두 성립한다.

z=−x−y를 직접 넣고 전개해도 −3xy(x+y)=3xyz를 얻는다. 항등식 활용과 조건을 먼저 대입하는 풀이가 같은 결과인지 비교할 수 있다.

학생 답에서 ‘합이 0’이라는 올바른 조건을 남기고, 세제곱으로 옮긴 잘못된 규칙만 수정한다. 반례 하나로 주장을 부정한 답과 실제 일반 관계까지 도출한 답을 서로 다른 수준으로 평가한다.

출처·착안: Factorising by Inspection. 문항과 풀이는 새로 작성했다.